JoVE Journal > Engineering
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Results
Discussion
Disclosures
Acknowledgements
Materials
References
русский

Automatically Generated
Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.
Engineering

Полный поле деформации измерений для Microstructurally малых усталость трещины распространения, используя метод корреляции цифровых изображений

Published: January 16, 2019
doi:
10.3791/59134
, , ,
1Department of Mechanical Engineering,Aalto University School of Engineering

Summary

Исследовано microstructurally небольшой усталости трещины роста поведение с помощью Роман методологический подход, сочетая трещины роста показатель измерения и штамм поле анализ раскрыть поле Совокупный деформации на уровне Подкомиссии зерна.

Abstract

Роман измерение подход используется раскрыть поле Совокупный деформации на уровне Подкомиссии зерна и изучить влияние микроструктуры на рост microstructurally небольшой усталостных трещин. Методология анализа предлагаемых деформации поля основана на использовании уникальной техникой стучал с характерным спекл размером приблизительно 10 мкм. Разработанная методология применяется для изучения поведения трещины небольшой усталости в тело центру кубический (bcc) Fe-Cr ферритная нержавеющая сталь с относительно большой зернистость, позволяя точность высокого пространственного измерения на уровне Подкомиссии зерна. Эта методология позволяет измерение роста трещин малых усталость отсталости события и связанные прерывистый сдвига штамм локализации зон впереди кончик трещины. Кроме того это может быть соотнесена с зерна ориентации и размера. Таким образом разработанная методология может обеспечить более глубокое понимание фундаментальных небольшой усталости трещины роста поведения, необходимых для разработки надежных теоретических моделей для распространения трещины небольшой усталости в поликристаллических материалов .

Introduction

Новые легкие решения необходимы для повышения энергоэффективности транспортных средств таких судов. Снижение веса крупных стальных конструкций возможно с использованием передовых стальных материалов. Эффективное использование новых материалов и облегченное решение требует высоким качеством изготовления и прочная конструкция методы1,2. Прочная конструкция метод означает структурный анализ условиях реалистичные нагрузки, такие как волна индуцированной погрузки в случае круизных судов, а также ответ расчеты для определения деформаций и напряжений. Уровень допустимых стресса определяется на основании важнейших структурных деталей. В случае крупных структур они обычно сварных соединений с неоднородным микроструктурой. Одна из задач ключевых дизайн для нового легкого решения является усталость из-за его кумулятивные и локализованные характер, часто происходящие на сварных вырезами. Для высоким качеством изготовления, преобладают усталость поведение роста трещин (SFC) небольшой усталости после изготовления индуцированной дефекты являются очень маленькая1,3. Таким образом глубокое понимание малых усталость роста трещин в металлических материалах имеет решающее значение для устойчивого использования новых сталей в высокопроизводительных структурах.

Эффективное моделирование такой сложный процесс, как распространение трещин усталость в поликристаллических металлических материалов невозможно без четкого понимания физических процессов, сопровождающих механизм разрушения усталость. Значительных усилий от исследовательского сообщества было сосредоточено на расследование усталости распространение трещин с использованием визуального наблюдения и статистического анализа. Пока небольшой усталости трещины роста поведение главным образом исследовано теоретических методов из-за ограничений экспериментальные методы. Замедления темпы роста трещины аномальных усталости для SFCs обычно ассоциируется с зерна границ (GB)4,5,6,,78,9. Однако причины для роста аномальных SFC находятся в стадии обсуждения. Результаты теоретического моделирования с использованием метода дискретных дислокации показывает формирование дислокации стены, или короткий низким углом зерна границы, вызванных дислокаций, излучаемый кончик трещины усталости, влияющих на темпы роста трещины усталости10 ,11,12,13. До недавнего времени был вызов в точной экспериментальный анализ поведения роста трещины небольшой усталости. Экспериментальные наблюдения необходимы для развития физических принципов на основе вычислительных моделей.

Для анализа поведения циклических деформации материала в микро масштабе, желательно иметь полный поле деформации измерений, которые могут осуществляться на местах при циклическом нагружении, с использованием стандартных механических испытаний оборудования, с пространственным разрешением по крайней мере порядок величины ниже характеристическая длина шкалы микроструктуры. Чтобы понять различия в темпы роста трещины усталости, измеренное напряжение поля часто связаны с измерения дифракции (EBSD) обратного рассеяния электронов микроструктуры материала. Каррол et al.14 предоставляют поле полный количественный, ex situ измерения пластической деформации вблизи растущего длинные усталостной трещины в супер сплавов на основе никеля, показаны создание асимметричного лопастями в результате пластиковые распространения усталостной трещины. На увеличение электронной микроскопии цифрового изображения корреляции (DIC) показали штамм неоднородностей, связанные с локализацией нагрузку на полосы скольжения, с twin и границ зерен, влияющих на усталость трещины роста поведение. Однако используемое ex situ измерения подход не может захватить поле деформации во время распространения трещины усталости. Экспериментальное исследование пластиковых притупления во время распространения трещины длиной усталость была исполнена Перальта15 с помощью на месте ОПК для коммерческих чистоты Ni (99,6%). Результаты показали, что накопление пластической деформации доминировали сдвига вдоль полосы скольжения, которые расширены впереди трещины и были склонны в отношении направления роста трещины. Наблюдаемые штамм локализации на полосы скольжения возможно вызвана перегрузка, поскольку значения коэффициента интенсивности низкого напряжения приводят в смешанный характер деформации (сдвиг и нормальная деформация)14,15. Гетерогенные штамм распределение поля на уровне Подкомиссии зерна было отмечено для грубой зернистой алюминиевого сплава16 и Дуплекс стали17, где активации системы Слип дислокации был связан с Шмид в Закон16 ,17.

Недавние исследования, проведенного Malitckii18 проявляется, что аномальное поведение роста SFC контролируется штамм неоднородностей, относящиеся к структуре зерна или, в частности, накопление поперечной деформации локализации зон впереди трещины. С микро масштабе моделей высокого качества и зерен крупнее 100 мкм оптической микроскопии DIC включены измерения деформации на месте подпункта зерна в первый раз. Однако в Malitckii18, Роман методологии, применяемой к пластической деформации поле измерения на месте над сотнями тысяч циклов нагрузки не представлены или подробно. Таким образом цель настоящего документа заключается в внедрить этот новый экспериментальный подход для изучения малых усталость трещины роста поведения в поликристаллических материалов в режиме высокой цикла. Новизна подхода состоит из измерений на месте полный поле деформации методом уникальный узор, помимо измерения темпы роста трещины. Поскольку этот метод использует датчики оптические изображения позволяет захвата тысяч кадров во время испытания. Дифракция обратное рассеяние электронов (EBSD) используется для микроструктурных характеристик и в сочетании с DIC выявить влияние границ зерна на небольшой усталости трещины роста отсталости18. Этот подход применяется для измерения распространения малых усталостной трещины в ОЦК 18% Cr ферритная нержавеющая сталь18 имитируя поведение конструкционной углеродистой стали для крупных структурных приложений. В этой статье мы объяснить основные этапы процедуры измерения и представить резюме обсуждения основной вывод.

Protocol

1. образец подготовка и отжиг Мельница оригинальных пластин ферритной нержавеющей стали толщиной 3 мм (см. Таблицу материалы) сформировать тарелку с характерным размером около 200 мм x 15 мм x 1 мм. Место производства стальной пластине в кварцевая трубка и насос (см. Таблицу материалы) до давления 10-6 мбар. Предоставить газ аргон (см. Таблицу материалы) в кварцевая трубка до тех пор, пока давление достигает примерно 0,2 мбар. Уплотнение кварцевая трубка с образцами внутри путем нагревать кварцевая трубка до плавления температура19.Предупреждение: Уплотнение процедура является опасной. Используйте соответствующие меры предосторожности, например откорректированное защиты, и т.д.20. Стальной лист, герметичный внутри кварцевая трубка с помощью камеры печи отжига (см. таблицу материалов) при температуре 1200 ° C для 1 h и охлаждением в воде.Примечание: Отжиг процедура увеличивает средняя зернистость изучал стали до 350 мкм без обширной формирование частиц карбида хрома21.Предупреждение: Отжиг процедура является опасной. Использовать соответствующие меры предосторожности и следуйте инструкциям руководства по камере печи. Вырезать зубчатый образцов (толщиной 1 мм) из отожженной пластины изучал Ферритная сталь, с использованием Электроэрозионная обработка (модели EDM, см. Таблицу материалы). На рисунке 1показана схема образца.ВНИМАНИЕ: Процедура резки EDM является опасным. Использовать соответствующие меры предосторожности и следуйте инструкциям руководства по модели EDM. Шлифуют и полируют поверхности образца. Шлифовать поверхности образца с помощью шлифовальной машины с наждачной бумагой (Таблица материалов), до тех пор, пока на поверхности образца единообразного. Польский образца поверхности с помощью полировки машина с 3 мкм и алмазная паста 1 мкм (см. Таблицу материалы) для 10 мин. Польский поверхности образца, используя 0,02 мкм коллоидный кремнезем вибрационный полировка (см. таблицу материалов) для приблизительно 4 ч; это требуется для EBSD анализа. 2. усталость до растрескивания Экспериментально определите параметры теста перемещение контролируемых утомляемость. Отрегулируйте перемещения пределы εмин и εМакс серво гидравлические машины (см. Таблицу материалы) так что σмин и σМакс находятся в диапазоне от приблизительно -50 МПа и 300 МПа, соответственно.Предупреждение: Гидравлические машины сервопривода является опасным. Использовать соответствующие меры предосторожности и следуйте инструкциям руководства серво гидравлические машины. Изучить первоначальные трещин после 2000, 5000 и 10000 циклов, с использованием оптической микроскопии (см. Таблицу материалы), чтобы определить оптимальное количество циклов усталости и избежать широкие трещины роста. Тема образца перемещение контролируемых одноосные циклической загрузки для определенное количество циклов. Изучите первоначальные трещин после определенного количества циклов с использованием оптической микроскопии. Первоначальный трещины длиной до около 20 мкм производятся на кончик паз. Увеличьте количество усталость, загрузки циклов, если первоначальный трещины не производится. Замените образец, если первоначальный трещины длина превышает 50 мкм. 3. микроструктурных характеристик Очистите предварительного треснувший образца. Очистить предварительного треснувший образца с помощью ацетона для 20 мин с использованием ультразвуковой ванны (см. Таблицу материалы). Очистить предварительного треснувший образца с этанолом для 20 мин с использованием ультразвуковой ванны (см. Таблицу материалы). Марк изучал области с помощью Виккерс microindentations, как показано на рисунке 2А. Следуйте инструкциям по Виккерсу microindentor (см. Таблицу материалы) для выполнения поликристаллов знаки. Вставьте образец в микро тестер твердости Vickers (см. Таблицу материалы). Установка отступа силы в 500 н. Отрегулируйте положение для первого знака отступ Vickers в около 500 мкм вбок от кончика паз. Подготовьте второй отступ на другой стороне. Отрегулируйте положение для третьего знака отступа в около 500 мкм боком и около 400 мкм от кончика паз. Анализ микроструктуры стали от боковой поверхности образца вблизи вырез, с помощью анализа дифракции (EBSD) обратное рассеяние электронов (см. Таблицу материалы). Следуйте инструкции по эксплуатации сканирующий электронный микроскоп для выполнения анализа EBSD. Установите масштаб на 200 x. Отрегулируйте положение образца под EBSD детектор. Убедитесь, что наконечник паз и три Vickers поликристаллов знаки являются в рамках сканирования EBSD (см. рис. 2b). Задать размер шага EBSD сканирование на 2 мкм. сканирование продолжительность-около 1 ч. 4. украшение с узором Чистота поверхности образца с этанолом (см. Таблицу материалы) за 10 мин, с использованием ультразвуковой ванны. Сухие образца с помощью вентилятора. Очистить микроскопа с помощью бумажную салфетку, смоченную этанолом (см. Таблицу материалы). Депозит тонким слоем краски на поверхности стекла микроскопа. Постоянный маркер обеспечивает равномерный слой краски на поверхности стекла вручную. Надавите на силиконовые печать с узор на поверхности стекла для передачи слой краски на поверхность штамп. Нажмите вниз на марке силикона, покрытые чернил на поверхности образца. Проверьте качество спекл шаблон, с помощью оптической микроскопии. Пример шаблона спекл показан на рисунке 3. Просмотреть ссылки23 22,более подробную информацию о модели и микроконтактной печати. Убедитесь, что размер шаблона спекл-по крайней мере в 10 раз меньше, чем размер зерна материала.Примечание: Выполните шаги 2, 3 и 4 в достаточно времени, чтобы избежать высыхания чернил. Экспериментально определите время высыхания. 5. усталость, тестирование с ДВС Установить образец в Серво гидравлические машины (см. таблицу материалов).Предупреждение: Гидравлические машины сервопривода является опасным. Использовать соответствующие меры предосторожности и следуйте инструкциям руководства серво гидравлические машины. Настроить параметры теста нагрузки контролируемых утомляемость, с помощью R = 0.1 (σмин = 35 МПа, σМакс = 350 МПа) и тест частоты 10 Гц, с помощью программного обеспечения управления машины усталость. Настройка оптический микроскоп с 16 x зум-объектив точности (см. Таблицу материалы) для оптических наблюдений образца зубчатый области. Оборудуйте оптический микроскоп с цифровой камерой с разрешением 2048 пикселей x 1,536. Ручная регулировка увеличения оптический микроскоп. Убедитесь, что весь зубчатый область образца вписывается в область изображения из цифровой камеры. Убедитесь, что размер пикселя по крайней мере в 5 раз меньше, чем размер шаблона. Запустите тест усталость и синхронизировать с изображением записи системы. Захват изображения во время временной (10 s) останавливается испытания в интервалах 500 циклов. Убедитесь, что нагрузка проводится постоянная средняя стресса около 210 MPa во время захвата изображений. До тех пор, пока длина трещины подходы критическое значение или net раздел пластичности начинает доминировать продолжайте испытания на усталостную прочность. 6. результаты анализа Использовать полученный raw изображений для выполнения темпы роста трещины (СГР) и DIC анализа с использованием коммерческого программного обеспечения (см. Таблицу материалы). Используйте руководство по эксплуатации для выполнения анализа CGR. Обратите внимание, что анализ темпы роста трещины можно выполнять с использованием коммерческого программного обеспечения автоматически или вручную. Выполните анализ CGR, вручную с помощью набора данных raw изображений путем измерения приращение длины трещины после каждого 500 циклов. Анализ деформации напряжения сдвига для исследуемой площади, с использованием коммерческого программного обеспечения. Используйте руководство по эксплуатации для выполнения анализ деформации напряжения сдвига. Убедитесь, что корреляции «относительно первого» выбран режим в настройках серии времени программного обеспечения. Анализ Шмид фактор и зерна Разориентация EBSD данных с помощью элементов МТЕКС открытым исходным кодом (см. Таблицу материалы).Примечание: Сведения о Шмид фактор и зерна Разориентация анализа доступны в руководстве пользователя МТЕКС инструментов24. Совокупный анализ полученных результатов.Примечание: В ссылка18рассматривается совокупный анализ. Использование Vickers поликристаллов знаки в соответствии с зерна границы карты, разориентация карта и карта фактор Шмид на вершине поле деформации сдвига штамма18. Определение корреляции между CGR, деформации поля и микроструктуры (Разориентация и Шмид фактор карты)18.

Representative Results

Использование предлагаемой методологии, мы можем анализировать поле деформации суб зерна, накапливается во время распространения трещины небольшой усталости при циклическом нагружении. Характеристика выполняется на уровне суб зерна, показаны крошечные особенности материала поведения при усталости, загрузки даже в пределах одного зерна. В частности было отмечено формирование полей локализация деформации сдвига, как показано на рисунке 4. Количество тестов были проведены для проверки наблюдаемых явлений. Поле деформации легко сочетается с изображением границы зерна для всеобъемлющего описания функций, ответственных за поведение аномальный рост малых усталостных трещин (см. Рисунок 5). Совокупный анализ деформации поля, микроструктуры, темпы роста трещины и трещины путь выявить зависимость между небольшой трещины замедления темпы роста и накопления поперечной деформации локализации зоны18, как показано в видео. Рисунок 1 : Схема образца испытания усталость изучал ферритной нержавеющей стали (размеры указаны в мм). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры. Рисунок 2 : SEM изображение поверхности образца ферритная нержавеющая сталь вблизи области v-образный вырез (а) и его обратная полюс (ОПЗ) карта с ключом МГЛ в врезные (b). Выравнивание DIC деформации поля и EBSD изображения была выполнена с помощью Виккерс microindentations показано пунктирной окружности (). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры. На рисунке 3. Оптическая микроскопия образца поверхности украшены узором. Рисунок 4 . Прерывистый накопление локализации зон деформации сдвига во время роста трещин небольшой усталости. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры. Рисунок 5 . Два примера (и b) комбинированного вида сдвига поле деформации и микроструктуры исследованных стали испытания в усталости. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры. Рисунок 6 . По индивидуальному заказу пневматические машины для шаблона оформления образцов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры. 

Discussion

Роман на месте измерение подход вводится для измерения кумулятивного деформации поля на уровне микро масштабе зерна. Для того, чтобы продемонстрировать возможности подхода, поведение распространения трещины microstructurally небольшой усталости учился в ферритной нержавеющей стали с 18% хрома. Изучал сталь была представлена в виде горячей толстолистовой с толщиной 3 мм (см. Таблицу материалы) и средний размер зерна около 17 мкм21.

Успешный измерение требует, что первоначальный усталостной трещины производится на кончике выемка образцов для дальнейшего анализа поведения распространения. Для изучения microstructurally маленькая трещина, длина первоначального трещины должны быть значительно меньше, чем размер зерна изучал стали. Испытания на усталостную прочность является перемещение контролируемых для предотвращения роста трещин после усталость трещин. Было установлено, что время начала трещины усталости значительно уменьшается с уменьшением стресса коэффициент (R). Таким образом, только 10 000 циклов для усталость трещин в образцах, протестированы с R-коэффициент-0.16, с Rratio 0.1, усталостной трещины не инициировало даже после 100000 циклов. Использование коэффициента загрузки R =-0.16 позволяет увеличить диапазон напряжений от 315 МПа до 350 МПа, имея еще меньше максимальное напряжение для предварительной крекинга, чем фактические Усталостные испытания.

Рост трещины кратковременный небольшой усталость обычно ассоциируется с микроструктурой. В частности границ зерен широко рассматриваются как микроструктурных функции ответственных за небольшие трещины роста отсталости4,5,6,,78,9 , 10 , 11 , 12. Формулирование дислокации в элементе границы Ханссон et al.13 показывает, что границ зерна низким углом, лежащих на пути трещины путь может привести к увеличение и уменьшение темпов роста трещины; Однако границы крутонаклонные зерна не влияют на темпы роста трещины. Физические причины, вызывающие поведение роста аномальных трещины не хорошо известны. Для того чтобы раскрыть микроструктурных особенности, вызывая небольшие трещины отсталости, микроструктурных характеристик была выполнена перед Усталостные испытания образца. Полировки процедурой, описанной в шаге 1 имеет решающее значение для надежного анализа микроструктурных EBSD. В шаге 3, как раз перед EBSD анализ Очистка образца в этанол разрешается только, поскольку ацетон паров опасной для EBSD детектора.

Для того чтобы раскрыть деформационных процессов в рамках отдельных зерен, размер спекл шаблон должен быть значительно меньше, чем размер зерна изучал стали. Поскольку средняя зернистость стали после отжига составляет около 350 мкм, характерный размер шаблона спекл, необходимые для расчета DIC был выбран в качестве около 10 мкм22,12. Размер спекл шаблон должен быть по крайней мере в 10 раз меньше, чем размер зерна изучал стали для надлежащего выполнения шага 5. Поверхность образца оформлен с шаблоном спекл, используя силиконовый штамп. Мы используем на заказ Пневматический инструмент (см. рис. 6) для быстрого и точного эксплуатации штампом.

Небольшой усталости трещины распространение поведение изучается во время тестирования нагрузки контролируемых утомляемость предварительного треснувший образцов с использованием R-коэффициент 0,1 (σмин = 35 МПа, σМакс = 350 МПа) и частота 10 Гц. испытания на усталостную прочность следует вместе с Цифровые изображения корреляции (DIC) измерение. Область интересов контролируется с помощью оптического микроскопа, 16 x зум-объектив точности, с разрешением 2 мкм/пиксель. Изображения записываются во временный (10 s) останавливается испытания в интервалах 500 циклов. Во время захвата изображений Загрузка проводится постоянная, с среднего напряжения приблизительно 210 MPa, для того чтобы иметь равные нагрузке для всех изображений, стабилизировать пластической деформации и избежать закрытия трещины усталости и сопровождается обширной ползучести min и max загрузки силы, соответственно. Новизна метода основан на разрешением на месте запись изображения DIC, что позволяет выявить крошечные деформации зон формирования во время роста трещин небольшой усталости. Успех эксперимента зависит от надлежащего осуществления процедуры предварительного крекинга, подбор интервал захвата изображения и масштаба для предотвращения размывания малых функций, таких как локализации зон деформации наблюдается сдвиг. Таким образом правильный выбор камеры резолюции, оптическое увеличение и спекл шаблон размер как описано в шаге 5 Протокола может быть решающее значение для расследования явлений локализация деформации. Однако морфология локализации зон деформации сдвига остается неясным и требует дальнейшего совершенствования структуры спекл и разрешение изображения, запись оборудования.

Методологический подход, описанный в этом документе подходит для анализа роста трещины малых усталостных трещин в крупнозернистых материалов. Сочетание трещины роста показатель измерения и анализа штамм поля в суб зерна уровне помогает раскрыть механизм, которые отвечают за аномальный рост небольшой усталости трещины18, в дополнение к широко наблюдаемое зерна границы воздействие на SFCs. более глубокое понимание механизмов разрушения усталость делает возможной разработки новых теоретических подходов и таким образом, позволяет легче и больше энергии эффективной структуры в будущем.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Ферритная нержавеющая сталь ASTM UNS S43940 была предоставлена Outokumpu нержавеющей Oyj. Исследования поддерживается Академия Финляндии проект № 298762 и Аалто университета школа инженерии и докторской финансирование No 9155273 Аалто университета школа инженерии. Видео публикации была выполнена при поддержке Микко Раскинен от Аалто Media Factory.

Materials

Acetone Sigma-Aldrich STBH7695 Acetone pyrity ≥ 99.5 %
Argon gas Oy AGA Ab, Industrial Gases (Finland) UN 1006 Gas purity ≥ 99.9999 %
Chamber furnace Lenton 4934 heat range 20-1200 oC
Commercial software DaVis 8 LaVision Inc. Commercial software used for crack growth rate and strain field analysis
Custom-made pneumatic stamping tool Aalto University Made in Aalto University
Diamond paste Struers Inc. DP-Mol. 3 µm, DP-Nap. 1 µm, Paste for polishing
Emery paper Struers Inc. FEPA P #800, FEPA P #1200, FEPA P #2500 Paper for grinding
Ethanol Altia Industrial ETAX Ba Ethanol pyrity ≥ 99.5 %
FEG-SEM scanning electron microscope ZEISS ULTRA 55 EBSD analysis
Ferritic stainless steel Outokumpu Stainless Oyj (Finland) Core 441/4509 (ASTM UNS S43940) 3 mm rolled plate
For Vacuum pump Leybold-Heraeus D4B/WS
Grinding machine Struers Inc. LaboPol-21 Hand grinding
MasterMet 2 Non-Crystallizing Colloidal Silica Polishing Suspension Buehler Inc. 40-6380-064 0.02 µm colloidal silica 
MatLab software MathWorks Inc. MatLab software used as a platform for MTEX toolbox
Milling machine ЗФС Stankoimport (Moscow, USSR) 6P82Ш #22 Aalto University machining services
Micro Vickers hardness tester Buehler Inc. 1600-6400
MTEX software Open source Open source toolbox based on MatLab for analysis of the EBSD data (http://mtex-toolbox.github.io/)
Optical microscope Nikon Corporation EPIPHOT 200
Polishing machine Struers Inc. LaboPol-5 Hand polishing
Servo hydraulic machine MTS system corporation 858 Table Top System
Turbomolecular pump Leybold-Heraeus Turbovac 50
Vibratory polisher Buehler Inc. VibroMet 2 Automatic polishing
Wire-cut EDM TamSpark Oy Charmilles robofil 400 wire diameter 0.15 mm
DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Remes, H. Factors affecting the fatigue strength of thin-plates in large structures. International Journal of Fatigue. 101, 397-407 (2017).
  2. Lillemäe, I., Remes, H., Liinalampi, S., Itävuo, A. Influence of weld quality on the fatigue strength of thin normal and high strength steel butt joints. Welding in the World. 60, 731-740 (2016).
  3. Remes, H. Strain-based approach to fatigue crack initiation and propagation in welded steel joints with arbitrary notch shape. International Journal of Fatigue. 52, 114-123 (2013).
  4. Tokaji, K., Ogawa, T., Miller, K. J., de los Rios, E. R. The growth behavior of microstructurally small fatigue cracks in metals. Short Fatigue Cracks, ESIS 13. , 85-89 (1992).
  5. Tokaji, K., Ogawa, T., Harada, Y. Evaluation on limitation of linear elastic fracture mechanics for small fatigue crack growth. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 10, 281-289 (1987).
  6. Tokaji, K., Ogawa, T., Miller, K. J., de los Rios, E. R. The growth behavior of microstructurally small fatigue cracks in metals. Short Fatigue Cracks, ESIS 13. , 85-89 (1992).
  7. McClintock, F. A. On the plasticity of the growth of fatigue cracks. Fracture of Solids. 20, 65-102 (1963).
  8. Doquet, V. Micromechanical simulations of microstructure-sensitive stage I fatigue crack growth. Fatigue & Fracture Engineering Materials & Structures. 22, 215-223 (1998).
  9. Ohr, S. M. An electron microscope study of crack tip deformation and its impact on the dislocation theory of fracture. Materials Science and Engineering. 72, 1-35 (1985).
  10. Bjerkén, C., Melin, S. Influence of low-angle grain boundaries on short fatigue crack growth studied by a discrete dislocation method. , (2008).
  11. Bjerkén, C., Melin, S. Growth of a short fatigue crack – long term simulation using a dislocation technique. International Journal of Solids and Structures. 46, 1196-1204 (2009).
  12. Shen, Z., Wagoner, R. H., Clark, W. A. T. Dislocation and grain boundary interactions in metals. Acta Metallurgica. 36, 3231-3242 (1988).
  13. Hansson, P., Melin, S. Grain boundary influence on short fatigue crack growth rate. International Journal of Fracture. 165, 199-210 (2010).
  14. Carroll, J. D., Abuzaid, W., Lambros, J., Sehitoglu, H. High resolution digital image correlation measurements of strain accumulation in fatigue crack growth. International Journal of Fatigue. 57, 140-150 (2013).
  15. Peralta, P., Choi, S. H., Gee, J. Experimental quantification of the plastic blunting process for stage II fatigue crack growth in one-phase metallic materials. International Journal of Plasticity. 23, 1763-1795 (2007).
  16. Zhang, N., Tong, W. An experimental study on grain deformation and interactions in an Al-0.5%Mg multicrystal. International Journal of Plasticity. 20, 523-542 (2004).
  17. Bartali, A. E., Aubin, V., Degallaix, S. Surface observation and measurement techniques to study the fatigue damage micromechanisms in a duplex stainless steel. International Journal of Fatigue. 31, 2049-2055 (2009).
  18. Malitckii, E., Remes, H., Lehto, P., Yagodzinskyy, Y., Bossuyt, S., Hänninen, H. Strain accumulation during microstructurally small fatigue crack propagation in bcc Fe-Cr ferritic stainless steel. Acta Materialia. 144, 51-59 (2018).
  19. Malitckii, E., Yagodzinskyy, Y., Lehto, P., Remes, H., Romu, J., Hänninen, H. Hydrogen effects on mechanical properties of 18%Cr ferritic stainless steel. Material Science and Engineering A. 700, 331-337 (2017).
  20. Bossuyt, S. Optimized patterns for digital image correlation. Proceedings of the 2012 Annual Conference on Experimental and Applied Mechanics, Imaging Methods for Novel Materials and Challenging Applications. 3, 239-248 (2013).
  21. Coren, F., Palestini, C., Lehto, M., Bossuyt, S., Kiviluoma, P., Korhonen, A., Kuosmanen, P. Microcontact printing on metallic surfaces for optical deformation measurements. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences. 66, 184-188 (2017).

Tags

Digital Image CorrelationFull-field Strain MeasurementMicrostructurally Small Fatigue Crack PropagationLightweight SolutionsAdvanced Steel MaterialsStructural AnalysisWave Induced LoadingWelded JointsFatigueSmall Fatigue Crack InitiationAnnealingGrain SizeElectron Back Scatter Diffraction

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Cite This Article
Malitckii, E., Remes, H., Lehto, P., Bossuyt, S. Full-field Strain Measurements for Microstructurally Small Fatigue Crack Propagation Using Digital Image Correlation Method. J. Vis. Exp. (143), e59134, doi:10.3791/59134 (2019).
Download Citation
Reprints and Permissions

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image